中德美三国的“工业4.0”各有特点
5页1、中德美三国的“工业 4.0”各有特点一、德国的“工业 4.0”:工业 4.0 在德国被认为是第四次工业革命,是德国政府 2011 年 11 月公布的高技术战略 2020中的一项战略,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新,保持德国的国际竞争力。2013 年 4 月,德国机械及制造商协会、德国信息技术、通讯与新媒体协会、德国电子电气制造商协会合作设立了“工业 4.0 平台”,并向德国政府提交了平台工作组的最终报告保障德国制造业的未来关于实施工业 4.0 战略的建议。报告提出,德国向工业 4.0 转变需要采取双重策略,即德国要成为智能制造技术的主要供应商和 CPS(信息物理系统)技术及产品的领先市场。1.本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”第一次工业革命始于 18 世纪后半期由蒸汽机实现工厂的机械化;第二次工业革命始于 19 世纪后半期用电力来实现大规模化批量生产;第三次工业革命始于 20世纪后半期通过电气和信息技术实现制造业的自动化。第四次工业革命工业4.0,其实就是实现“智能工厂”。工业 4.0 将在前三次工业革命的基础上进一步进化,基于信息物理系统(Cyber Physi
2、cal System)实现新的制造方式。信息物理系统是指通过传感网紧密连接现实世界,将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中,从而在生产制造过程中,与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统。2.核心是动态配置的生产方式工业 4.0 报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业的机器人(工作站)能够通过网络实时访问所有有关信息,并根据信息内容,自主切换生产方式以及更换生产材料,从而调整成为最匹配模式的生产作业。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送,杜绝整个链条中的浪费环节。与传统生产方式不同,动态配置的生产方式在生产之前或者生产过程中,都能够随时变更最初的设计方案。例如,目前的汽车生产主要是按照事先设计好的工艺流程进行的生产线生产方式。尽管也存在一些混流生产方式,但是生产过程中,一定要在由众多机械组成的生产线上进行,所以不会实现产品设计的多样化。管理这些生产线的 MES(制造执行管理系统)原本应该带给生产线更多的灵活性,但是受到构成生产线的众多机械的硬件制约,
3、无法发挥出更多的功能,作用极为有限。同时,在不同生产线上操作的工人分布于各个车间,他们都不会掌握整个生产流程,所以也只能发挥出在某项固定工作上的作用。这样一来,很难实时满足客户的需求。工业 4.0 描绘的智能工厂中,固定的生产线概念消失了,采取了可以动态、有机地重新构成的模块化生产方式。例如,生产模块可以视为一个“信息物理系统”,正在进行装配的汽车能够自律在生产模块间穿梭,接受所需的装配作业。其中,如果生产、零部件供给环节出现瓶颈,能够及时调度其他车型的生产资源或者零部件,继续进行生产。也就是为每个车型自律性选择适合的生产模块,进行动态的装配作业。在这种动态配置的生产方式下,可以发挥出 MES 原本的综合管理功能,能够动态管理设计、装配、测试等整个生产流程,既保证了生产设备的运转效率,又可以使生产种类实现多样化。3.首要目标是工厂标准化德国工业影响力的一个侧面就是“标准化”。PLC 编程语言的国际标准IEC61131-3(PLCopen)主要是来自德国企业;通信领域普及的 CAN、Profibus 以及EtherCAT 也全都诞生于德国。工业 4.0 工作组认为,推行工业 4.0 需要
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